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        淺談“以人為本”的教學(xué)理念在“物理光學(xué)”教改中的實踐

        2016-12-19 20:26:52楊秀芳張文英
        教育教學(xué)論壇 2016年46期
        關(guān)鍵詞:以人為本教學(xué)實踐

        楊秀芳+張文英

        摘要:“物理光學(xué)”是研究光的本性、光的傳播和光與物質(zhì)相互作用的一門科學(xué),是理工大學(xué)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,通過本門課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握光在介質(zhì)中傳播的基本規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生用相關(guān)知識分析問題解決問題的能力,同時為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。根據(jù)物理光學(xué)課程內(nèi)容的特點,結(jié)合“以人為本”的教學(xué)理念,對本門課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等進行了探討,通過教學(xué)實踐,證明有一定的成效。

        關(guān)鍵詞:物理光學(xué);以人為本;教學(xué)實踐

        中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)46-0069-02

        一、引言

        物理光學(xué)是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,它不但是后續(xù)課程,如“光纖光學(xué)”、“光信息處理”、“激光技術(shù)”、“光纖通訊技術(shù)”的基礎(chǔ),而且是今后從事科研中不可缺少的基礎(chǔ)內(nèi)容[1,2]。早幾年前,在物理光學(xué)教學(xué)中的基本思想是:多、深、全。多,強調(diào)課堂上以老師講授為主,并盡可能傳達多的信息量給學(xué)生,這勢必導(dǎo)致學(xué)生在課堂上對知識的被動接受,不能發(fā)揮其主動思維的作用,從而失去對這門課程學(xué)習(xí)的興趣;深,追求理論公式推導(dǎo)的邏輯性、嚴(yán)謹(jǐn)性,以達到課堂內(nèi)容的完整性和系統(tǒng)性。物理光學(xué)是以光的電磁場理論為基礎(chǔ),研究光在不同介質(zhì)中傳播的規(guī)律,理論知識抽象枯燥,在公式的推導(dǎo)中需要學(xué)生有扎實的高等數(shù)學(xué)知識以及靈活運用知識的能力,這樣增加了課程學(xué)習(xí)的難度,影響教學(xué)效果;全,要求課堂教學(xué)盡可能覆蓋教材上的內(nèi)容,這樣,模糊了課程的重點內(nèi)容的突出,也會有相當(dāng)一部分學(xué)生跟不上課堂節(jié)奏。

        鑒于以上存在的問題,在物理光學(xué)教學(xué)中,貫徹“以人為本”的教學(xué)理念,提出了從以下四點進行教學(xué)改革,在實踐中取得一定的成效。

        二、增加課堂內(nèi)容的趣味性,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性

        “以人為本”的教學(xué)理念就是“以教師為主導(dǎo),以學(xué)生為主體,強調(diào)學(xué)生在教學(xué)過程中的參與作用,把開發(fā)智力,啟迪思維,培養(yǎng)創(chuàng)造力放在首位”。為此增加課堂內(nèi)容的趣味性,以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。例如在課堂上,以講故事的形式,向?qū)W生介紹光學(xué)發(fā)展史上里程碑的事件、相關(guān)科學(xué)家的生平、現(xiàn)代光學(xué)發(fā)展的前景等,吸引學(xué)生的注意力,活躍課堂氣氛,增加學(xué)生學(xué)習(xí)的信心;另外采用以問題帶動教學(xué)的方法,啟發(fā)學(xué)生思維,引出要講解的理論知識,再反過來用講解的理論知識解釋所提出的問題。例如在講授光學(xué)薄膜時,讓同學(xué)們互相觀察對方的眼鏡片,會問大家為什么眼鏡片會呈現(xiàn)紫紅色呢?在講解多光束干涉時,會問大家,為什么干涉濾光片會從白光中濾出單色光呢?為什么F-P干涉儀的干涉條紋與雙光束干涉條紋相比會那么銳而亮呢?等等??梢韵劝呀Y(jié)論告訴大家,例如告訴大家眼鏡片呈現(xiàn)紫紅色,是因為在眼鏡片上鍍了增透膜,以提高眼鏡片的成像質(zhì)量,并可以防止有些波段的光(如紫外光,X射線)傷害眼睛;F-P干涉儀的干涉條紋銳而亮,是因為光在F-P腔中發(fā)生了多次反射和透射,發(fā)生了多光束干涉的原因。然后用講解的理論知識去解釋這些現(xiàn)象。為了加深和鞏固知識,再次以典型的事例或例題形式講解。

        三、適當(dāng)?shù)橄蟮睦碚撏茖?dǎo)過程

        物理光學(xué)具有知識點繁、公式多、理論深等特點。對每個物理公式進行完整的推導(dǎo),這對授課老師提出了更高的要求,老師講得累,學(xué)生聽著也很費勁,影響教學(xué)效果,為此,采取淡化理論公式推導(dǎo)過程的理念,但為了保證教學(xué)內(nèi)容的連續(xù)性和系統(tǒng)性,知識點銜接上的邏輯性,不會使學(xué)生感到突兀,便于學(xué)生的理解和接受,應(yīng)講清公式和基本定理的來弄去脈,講清公示的物理意義,經(jīng)適當(dāng)?shù)挠?xùn)練,學(xué)生能靈活地運用它。例如,由光的電磁場理論推導(dǎo)出的晶體光學(xué)的基本方程,它描述了晶體中傳播的單色平面光波的基本結(jié)構(gòu);菲涅耳方程是晶體基本方程的推導(dǎo),它描述了在晶體中傳播的光,波法線方向k與相應(yīng)折射率n和晶體參數(shù)—介電當(dāng)量ε之間的關(guān)系,將菲涅耳方程具體應(yīng)用于單軸和雙軸晶體,推導(dǎo)出波法線k方向上的折射率計算公式;另外從晶體的折射率橢球方程出發(fā)研究單軸晶體、雙軸晶體光波波法方向k與折射率n以及電感應(yīng)強度D之間的關(guān)系;光在晶體中傳播的幾何法描述中,應(yīng)用到的折射率曲面方程和射線曲面方程也是由菲涅耳方程的推導(dǎo)。

        這些公式是學(xué)生理解光在晶體中傳播特性的基礎(chǔ),也是制作和應(yīng)用光學(xué)器件的基礎(chǔ),這部分內(nèi)容不可刪減,但在課堂上要系統(tǒng)地推導(dǎo)出這些公式,沒有5、6個學(xué)時是下不來的,所以對這部分內(nèi)容采取只推演晶體光學(xué)的基本方程和折射率橢球方程,其他公式講清公式和所用理論的來弄去脈,公式所描述的物理意義,突出教學(xué)重點,然后通過講解例題或工程實例幫助學(xué)生理解公式的物理含義,從而也訓(xùn)練了學(xué)生靈活使用這些公式的能力。

        四、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,避免不同課程之間內(nèi)容的重復(fù)

        我們選用的教材是全國高等學(xué)校工科電子信息類專業(yè)的部級重點規(guī)劃教材?!拔锢砉鈱W(xué)”部分共6章。第1—3章介紹光在各向同性介質(zhì)中傳播的規(guī)律、光的干涉和光的衍射,第4—5章介紹光在各向異性介質(zhì)中傳播的規(guī)律,第6章介紹光的吸收、色散和散射。該教材內(nèi)容完整,涉及面廣,邏輯性強。依以往的教學(xué)理念,希望50學(xué)時的課堂教學(xué),覆蓋教材中涉及的內(nèi)容,給學(xué)生傳達盡可能多的信息,這勢必會模糊了教學(xué)內(nèi)容重點的突出,而本門課程應(yīng)掌握的基本內(nèi)容沒有時間得到有效的鞏固和加強,針對這種現(xiàn)象,對教學(xué)內(nèi)容進行了調(diào)整,例如,在“光的衍射”這一章中刪除了傅里葉光學(xué)和全息光學(xué)的內(nèi)容,這部分內(nèi)容在后續(xù)專業(yè)課“光信息處理”中會涉及到;將“光的吸收、色散和散射”這一章由必講改為機動,以剩余課時情況而定;另外考慮到專業(yè)課“激光原理”,在典型光波類型的介紹中,對高斯光波講解的內(nèi)容壓縮,因為在“激光原理”中,高斯光波結(jié)構(gòu)應(yīng)是其重點內(nèi)容之一。另外對課堂例題進行了認(rèn)真篩選,以鞏固基礎(chǔ)知識和實用性為指導(dǎo)思想,這樣不但可以使學(xué)生有效地掌握物理光學(xué)的基本概念、基本原理和處理方法,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的知識,同時讓學(xué)生了解到本門課程的實際應(yīng)用價值,有助于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

        五、實驗教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

        培養(yǎng)能力強、富有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才,是“以人為本”的重要內(nèi)容。物理光學(xué)實驗是整個物理教學(xué)內(nèi)容的一個重要環(huán)節(jié),通過實驗一方面加強學(xué)生對課堂理論知識的理解和掌握,另一方面啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識,訓(xùn)練學(xué)生的實驗技能,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。為此在實驗中增加了設(shè)計型實驗,例如,講授了晶體光學(xué)器件后,有設(shè)計型實驗供學(xué)生選做:在給定實驗條件下,①設(shè)計檢驗不同類型波片的實驗,②設(shè)計檢驗不同偏振態(tài)光源的實驗等。以此培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的實踐動手能力和創(chuàng)新意識。

        在“以人為本”的教學(xué)理念指導(dǎo)下,對光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的物理光學(xué)教學(xué)實施了以上四點的改革,經(jīng)過多年的實踐,從本門課程考察情況來看,有一定的成效,這增加了授課老師在物理光學(xué)上改革的信心,在改革的道路上我們將不斷探索,為培養(yǎng)綜合素質(zhì)強、創(chuàng)新能力強的人才做不懈的努力。

        參考文獻:

        [1]黃元申,李柏承,徐邦聯(lián),張大偉,倪爭技,等.物理光學(xué)本科教學(xué)體會[J].上海:上海理工大學(xué)學(xué)報,2014,36(3):293-296.

        [2]石順祥,張海興,劉勁松.物理光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.

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